專利名稱：汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于汽車上的電子控制裝置，更具體地說(shuō)，它涉及 一種汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中的控制器。
背景技術(shù)：
汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車的一個(gè)重要組成部分，它是影響汽車行駛安全性的重 要部分，其作用是使行駛中的汽車降低速度甚至停車。隨著高速公路的迅速發(fā) 展和車流密度的日益增大，交通事故也不斷增加。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料介紹，在由 于車輛本身的問(wèn)題而造成的交通事故中，汽車制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為已發(fā)
生事故總數(shù)的45%?？梢?jiàn)，汽車制動(dòng)系統(tǒng)是保證行車安全的極為重要的一個(gè)系 統(tǒng)。此外，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的好壞還直接影響汽車的平均車速和汽車的運(yùn)輸效率， 也就是說(shuō)，它是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。因此，研制性能更佳且可靠性 更高的汽車制動(dòng)系統(tǒng)一直是汽車行業(yè)所追求的目標(biāo)之一。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系 統(tǒng)(EMB)正是在這種情形下應(yīng)運(yùn)而生的，它以電子制動(dòng)踏板及電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器替 代傳統(tǒng)制動(dòng)系，根據(jù)駕駛員意圖、路況及車輛狀態(tài)綜合調(diào)節(jié)制動(dòng)力，獲得最佳 制動(dòng)性能，提高汽車主動(dòng)安全性。
參閱


圖1,汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)有全新的制動(dòng)執(zhí)行器，即EMB執(zhí)行器， 還有其它全新的組成機(jī)構(gòu)。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)有6大基本組成部分安裝 在4個(gè)車輪處的獨(dú)立的EMB執(zhí)行器；踏板感覺(jué)模擬器；中心控制單元；EMB執(zhí) 行器的控制器；輪速、車速等各種傳感器；電源系統(tǒng)。每個(gè)車輪處都有一個(gè)獨(dú) 立的EMB執(zhí)行器及其控制器。中心控制單元根據(jù)踏板感覺(jué)模擬器傳來(lái)的信號(hào)， 識(shí)別駕駛員的意圖，再根據(jù)由車速、輪速等多種傳感器獲得的反映整個(gè)車輛運(yùn) 行狀態(tài)的信息，在綜合處理各種信息后，發(fā)出相應(yīng)的制動(dòng)信號(hào)給4個(gè)控制器， 控制器得到信號(hào)后將控制4臺(tái)電機(jī)分別對(duì)4個(gè)車輪獨(dú)立進(jìn)行制動(dòng)。通過(guò)傳感器 再將每個(gè)制動(dòng)器對(duì)制動(dòng)盤的實(shí)際夾緊力等信息反饋給中心控制單元，形成閉環(huán) 控制，以保證最佳制動(dòng)效果。
汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，需 要通過(guò)它來(lái)保證EMB執(zhí)行器對(duì)制動(dòng)壓力的控制精度、制動(dòng)壓力的增長(zhǎng)速度，并 能夠保護(hù)電機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種能夠保證EMB執(zhí)行器對(duì)制動(dòng) 壓力的控制精度、制動(dòng)壓力的增長(zhǎng)速度，并能夠保護(hù)電機(jī)的汽車電子機(jī)械制動(dòng) 系統(tǒng)的控制器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是采用了如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該控制
器主要由單片機(jī)系統(tǒng)、功率驅(qū)動(dòng)電路所組成，并借助光電隔離電路和與門將兩 者電線連接。
所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括有單片機(jī)、外部振蕩電路、復(fù)位電路和電源電路， 單片機(jī)和外部振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路之間為電線連接。
所述的功率驅(qū)動(dòng)電路包括有驅(qū)動(dòng)芯片、驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路、逆變器和 電流傳感器，驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路之間為電線連接，驅(qū)動(dòng)芯片和逆 變器之間為電線連接，逆變器和電流傳感器之間為電線連接。
單片機(jī)的PTO、 PT1引腳和EMB執(zhí)行器中的光電編碼器的輸出端A、 B分別 為電線連接，單片機(jī)的PAD02引腳和電流傳感器的7號(hào)引腳電線連接，單片機(jī) 的PADOO引腳和EMB執(zhí)行器中的壓力傳感器輸出端電線連接，單片機(jī)的PE引腳 通過(guò)光電隔離電路和EMB執(zhí)行器中的霍爾位置傳感器電線連接，逆變器和EMB 執(zhí)行器中的電機(jī)為電線連接。
技術(shù)方案中所述的單片機(jī)采用的是裝有計(jì)算機(jī)程序的型號(hào)為MC9S12DP512 的單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)芯片采用的是型號(hào)為IR2130的驅(qū)動(dòng)芯片，光電隔離電路采用的 是包括型號(hào)為6N135光電耦合器的光電隔離電路，與門采用的是型號(hào)為 HD74LS08的與門，電流傳感器采用的是型號(hào)為ACS712的電流傳感器；所述的 單片機(jī)系統(tǒng)和功率驅(qū)動(dòng)電路借助光電隔離電路和與門將兩者電線連接是指型 號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的輸出引腳為PAO、 PA1、 PA3、 PA4、 PA5、 PA7、 PWM1, 輸出引腳PAO、 PA1、 PA3分別通過(guò)三個(gè)包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電 隔離電路的接線端HIl、 HI2、 HI3與型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的上三路驅(qū)動(dòng)引腳 HIN1、 HIN2、 HIN3電線連接。輸出引腳PA4、 PA5、 PA7分別與引腳PWM1輸出 的P麗信號(hào)經(jīng)過(guò)型號(hào)為HD74LS08的與門相與后，分別通過(guò)三個(gè)包括型號(hào)同為 6N135光電耦合器的光電隔離電路的接線端LIl、 LI2、 LI3與型號(hào)為IR2130驅(qū) 動(dòng)芯片的下三路驅(qū)動(dòng)引腳LIN1、 LIN2、 LIN3電線連接。輸出引腳PA4、 PA5、 PA7分別和型號(hào)為HD74LS08與門的1號(hào)、4號(hào)、12號(hào)引腳電線連接，P麗l引腳 分別和型號(hào)為HD74LS08與門的2號(hào)、5號(hào)、13號(hào)引腳電線連接，型號(hào)為HD74LS08 與門的3號(hào)、6號(hào)、11號(hào)引腳分別通過(guò)三個(gè)包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的 光電隔離電路的接線端LIl、 LI2、 LI3與型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的下三路驅(qū)動(dòng) 引腳LIN1、 LIN2、 LIN3電線連接；所述的單片機(jī)的PE引腳通過(guò)光電隔離電路 和EMB執(zhí)行器中的霍爾位置傳感器電線連接是指霍爾位置傳感器A、霍爾位 置傳感器B、霍爾位置傳感器C的輸出端分別與相應(yīng)的包括型號(hào)同為6N135光 電耦合器的光電隔離電路的2號(hào)輸入端電線連接，型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī) 的引腳PE1、 PE2、 PE3分別與相應(yīng)的包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔 離電路的6號(hào)輸出端電線連接；所述的驅(qū)動(dòng)芯片和逆變器之間為電線連接，逆變器和EMB執(zhí)行器中的電機(jī)為電線連接是指型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的引腳 H01通過(guò)電阻R10和1號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的G才及、引腳H02通過(guò)電阻Rll和3號(hào)場(chǎng)效 應(yīng)管的G極、引腳H03通過(guò)電阻R12和5號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的G極、引腳L01通過(guò)電 阻R13和4號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的G才及、引腳L02通過(guò)電阻R14和6號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的G極、 引腳L03通過(guò)電阻R15和2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的G才及電線連接。電才幾的A相和1號(hào)場(chǎng) 效應(yīng)管的D極與4號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的S極、B相和3號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的D極與6號(hào)場(chǎng)效 應(yīng)管的S極、C相和5號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的D極與2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的S極電線連接，同 時(shí)依次分別和型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的引腳VS1、 VS2、 VS3電線連"l妄；所述的 單片機(jī)和外部振蕩電路為電線連接是指16固z的外部無(wú)源晶體振蕩器的一端 同時(shí)電線連接型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的接口 EXTAL與電容C1的一端，16MHz 的外部無(wú)源晶體振蕩器的另一端同時(shí)和地線與電容C2的一端電線連接，電容 C2的另一端同時(shí)和型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的接口 XTAL與電容C1的另一端 電線連接；所述的單片機(jī)和復(fù)位電路為電線連接是指復(fù)位電路中使用了型號(hào) 為MC34064的低電壓復(fù)位芯片，復(fù)位電路中的RESET引腳與型號(hào)為MC9S12DP512 單片機(jī)上的RESET引腳電線連接。復(fù)位電路的兩端電線連接VCC;所述的單片 機(jī)和電源電路為電線連接是指電源電路的1號(hào)接線端接外部電源的地線，2 號(hào)接線端接外部電源的正極；所述的驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路之間為電 線連接是指型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電源模塊的V^引腳為輸入電源正極，為 15V，型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電源^t塊的GND引腳為輸入電源地線，型號(hào)為 IB1515LS-1W隔離電源模塊的V。引腳為輸出電壓的高壓端，型號(hào)為IB1515LS-1W 隔離電源模塊的0引腳為輸出電壓的低壓端。型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的VB1、 VB2、 VB3引腳分別與三個(gè)型號(hào)同為IB1515LS-1W隔離電源模塊的V。引腳電線連 接，型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的VS1、 VS2、 VS3引腳分別與三個(gè)型號(hào)同為 IB1515LS-1W隔離電源模塊的0引腳電線連接。電流檢測(cè)電路的l號(hào)、2號(hào)引腳 為電流輸入，3號(hào)、4號(hào)引腳為電流輸出，1號(hào)與2號(hào)引腳共同與逆變器的輸出 端電線連接，3號(hào)與4號(hào)引腳共同和電阻R8、電阻R9的一端電線連接，電流檢 測(cè)電路的7號(hào)引腳為電流傳感器的輸出端，7號(hào)引腳與型號(hào)為MC9S12DP512單 片機(jī)的PAD02引腳電線連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是
1. 汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)由于采用了本發(fā)明所述的控制器，汽車電子機(jī)械 制動(dòng)系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中維持最大電壓，迅速達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，能夠快速消除制動(dòng) 間隙；
2. 汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器采用壓力閉環(huán)，壓力超調(diào)小；
3. 汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)由于采用了本發(fā)明所述的控制器，轉(zhuǎn)速的超調(diào)、 電流的超調(diào)均較小，保護(hù)電機(jī)，控制精確。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明
圖1是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在整車中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器和執(zhí)行器連接與結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖3是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器主視圖上的全剖視圖； 圖4是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的外部振蕩電路的電路原理圖； 圖5是型號(hào)為MC9S12DP512單片才幾的復(fù)位電3各的電3各原理圖； 圖6是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的電源電路的電路原理圖； 圖7是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)和型號(hào)為HD74LS08的與門的輸入輸出電 路的電路原理圖8是光電隔離電路的電路原理圖9是型號(hào)為HD74LS08與門的引腳示意簡(jiǎn)圖;
圖IO是型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片、采用型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的功率驅(qū)動(dòng) 電路及逆變器的電路原理
圖11是隔離電源電路的電路原理
圖12是型號(hào)為ACS712的電流傳感器及其電流檢測(cè)電路的電路原理圖；
圖13是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的三環(huán)控制框圖中1.固定制動(dòng)襯片，2.活動(dòng)制動(dòng)襯片，3.壓塊，4.壓力傳感器，5.絲 杠端蓋，6.無(wú)刷直流力矩電機(jī)定子，7.無(wú)刷直流力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子，8.中心輪，9. 行星齒輪，10.內(nèi)齒圈，ll.行星齒輪軸，12.行星齒輪架，13.執(zhí)行器殼體，14. 螺釘，15.光電編碼器，16.殼體端蓋，17.連接塊，18.第一圓錐滾子軸承，19. 第二圓錐滾子軸承，20.鍵，21.滾珠絲杠，22.滾珠絲杠螺母，23.制動(dòng)鉗體， CI-C18.電容，R1-R15.電阻，X. 16MHz的晶體振蕩器,MC34064.型號(hào)為MC34064 的低電壓復(fù)位芯片，Dl、 D2.發(fā)光二極管，Ll.石茲珠，F(xiàn)l.保險(xiǎn)絲，V,-V^l號(hào)-6 號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述
參閱
圖1至圖3,汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是由汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí) 行器、汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器和傳感器系統(tǒng)所組成。汽車電子機(jī)械制 動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)如在圖3中所示。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器主要是 由型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)系統(tǒng)、功率驅(qū)動(dòng)電路所組成。而型號(hào)為 MC9S12DP512的單片機(jī)系統(tǒng)包括有型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)和有關(guān)的外圍 電路，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)里安裝有自編的計(jì)算機(jī)程序，控制電機(jī)的 換向和進(jìn)行壓力控制、轉(zhuǎn)速控制、電流控制的三環(huán)控制。霍爾位置傳感器是安 裝在汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行器的電機(jī)本體中，用來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子7的位置，從而實(shí)現(xiàn)換向操作，光電編碼器15是與執(zhí)行器中的滾珠絲杠
21相連接，由滾珠絲杠21帶動(dòng)光電編碼器15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出兩路脈沖信號(hào)， 傳給型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)系統(tǒng)，電流傳感器安裝在逆變器中，用來(lái)測(cè) 量電機(jī)母線電流，壓力傳感器4安裝在執(zhí)行器中的滾珠絲杠21與活動(dòng)制動(dòng)襯片 2之間用來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)正壓力的測(cè)量。為了保護(hù)控制器，在汽車電子機(jī)械制動(dòng)系 統(tǒng)的控制器中型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)系統(tǒng)的輸入、輸出端設(shè)置了若干個(gè)光 電耦合器。
參閱圖3,圖中所表示的是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)，其工作 原理為當(dāng)給電機(jī)施加一定的電壓時(shí)，無(wú)刷直流力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子7帶動(dòng)中心輪8 轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪裝置的內(nèi)齒圈10與執(zhí)行器殼體13通過(guò)螺釘固定，所以中心輪 8會(huì)帶動(dòng)行星齒輪9繞行星齒輪軸11自轉(zhuǎn)，與此同時(shí)帶動(dòng)行星齒輪架12繞中 心輪8軸線進(jìn)行公轉(zhuǎn)，由于行星齒輪架12與滾珠絲杠21通過(guò)鍵20相連，從而 帶動(dòng)滾珠絲杠21轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速增扭的作用。滾珠絲杠21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成滾珠 絲杠螺母22的軸向移動(dòng)，從而推動(dòng)活動(dòng)制動(dòng)襯片2壓向固定制動(dòng)襯片1以產(chǎn)生 制動(dòng)壓力。通過(guò)控制電機(jī)輸出扭矩的大小就可以控制制動(dòng)壓力的大小或消除制 動(dòng)壓力。
參閱圖4,圖中所示的是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的外部振蕩電路的電 路原理圖，外部振蕩電路是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的外圍電路之一，它是 型號(hào)為MC9S12DP512單片^L工作的內(nèi)部總線時(shí)鐘。把一個(gè)16MHz的外部無(wú)源晶 體振蕩器X的一端同時(shí)電線連接型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的外部晶振輸入接 口 EXTAL與電容值為22pF的電容Cl的一端，16匪z的外部無(wú)源晶體振蕩器X 的另一端同時(shí)和地線與電容值為22pF的電容C2的一端電線連接，電容值為22pF 的電容C2的另 一端同時(shí)和型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的外部晶振輸入接口 XTAL 與電容值為22pF電容C1的另一端電線連接。
參閱圖5,圖中所示的是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的復(fù)位電路的電路原 理圖。復(fù)位電路中使用了型號(hào)為MC34064的低電壓復(fù)位芯片。使用專門的上電 復(fù)位電路使單片機(jī)系統(tǒng)上電復(fù)位更加可靠。復(fù)位電路中的RESET引腳與型號(hào)為 MC9S12DP512單片才幾上的RESET引腳電線連4妻。復(fù)位電路的兩端電線連接VCC。 電阻R1的阻值為100n,電阻R2的阻值為4. 7KQ,電容C3的電容值為0. 1jiF。
參閱圖6，圖中所示的是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的電源電路的電路原 理圖，電源電路的1號(hào)接線端接外部電源的地線，2號(hào)接線端接外部電源的正 極。磁珠L(zhǎng)1、電容C4、電容C5構(gòu)成的濾波電路可以改善單片機(jī)系統(tǒng)的電磁兼 容性，降低單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)電源的高頻干擾。電阻R3是限流電阻，電阻R4、發(fā) 光二極管D2組成指示燈電路，用來(lái)顯示系統(tǒng)是否已經(jīng)通電，F(xiàn)l為保險(xiǎn)絲。電 容C4的電容值為0. 1電容C5的電容值為47 ]iF,電阻R3的阻值為47Q，電阻R4的阻值為4. 7KQ，磁珠L(zhǎng)1的電感^直為lOmH。
參閱圖7,圖中所示的是型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)和型號(hào)為HD74LS08的 與門的輸入輸出的電路原理圖。光電編碼器15兩路相差90度的脈沖輸出端A、 輸出端B分別以電線連接型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的PTO、 PT1引腳；霍爾位 置傳感器A、霍爾位置傳感器B、霍爾位置傳感器C輸出0-5V的電壓信號(hào)，它 們分別通過(guò)包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路與型號(hào)為 MC9S12DP512單片機(jī)的PE1、 PE2、 PE3引腳電線連接，壓力傳感器輸出信號(hào)為 0-5V的電壓信號(hào)，它與型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的PADOO引腳電線連接，電 流傳感器輸出信號(hào)為0-5V的電壓信號(hào)，它與型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的PAD02 引腳電線連接。
型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的輸出引腳為PAO、 PA1、 PA3、 PA4、 PA5、 PA7、 P麗l,其中PAO、 PA1、 PA3輸出引腳分別通過(guò)三個(gè)包括型號(hào)同為6N135光電耦 合器的光電隔離電路的接線端HIl、 HI2、 HI3與型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的上三 路驅(qū)動(dòng)引腳HIN1、 HIN2、 HIN3電線連接。其中PA4、 PA5、 PA7的輸出引腳分別 與PWM1引腳輸出的PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)型號(hào)為HD74LS08的與門相與后，分別通過(guò)三 個(gè)包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路(和型號(hào)為MC9S12DP512單 片機(jī)的輸出引腳PAO、 PA1、 PA3,和型號(hào)為HD74LS08的與門3號(hào)、6號(hào)、11號(hào) 引腳，和型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的PE1、 PE2、 PE3引腳電線連接的是9個(gè) 包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路)的接線端LIl、 LI2、 LI3與 型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的下三^各驅(qū)動(dòng)引腳LIN1、 LIN2、 LIN3電線連接。
參閱圖8，圖中所示的是光電隔離電i 各的電5^原理圖，其中，電阻R5的阻 值為電阻R6的阻值為4KQ,電容C6的電容值為0. lpF，電容C7的電 容值為lpF。 2號(hào)接線端為輸入端，6號(hào)接線端為輸出端，如上所述，霍爾位置 傳感器A、霍爾位置傳感器B、霍爾位置傳感器C的輸出端、型號(hào)為MC9S12DP512 單片機(jī)的引腳PAO、 PA1、 PA2、型號(hào)為HD74LS08與門的引腳3號(hào)、6號(hào)、11號(hào) 分別與相應(yīng)的包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路的2號(hào)輸入端電 線連接；型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的引腳PE1、 PE2、 PE3,型號(hào)為IR2130驅(qū) 動(dòng)芯片的HIN1、 HIN2、 HIN3、 LIN1、 LIN2、 LIN3分別與相應(yīng)的包括型號(hào)同為 6N135光電耦合器的光電隔離電路的6號(hào)輸出端電線連接。
參閱圖9，圖中所示的是型號(hào)為HD74LS08與門的引腳示意簡(jiǎn)圖，型號(hào)為 MC9S12DP512單片機(jī)的引腳PA4與型號(hào)為HD74LS08與門的1號(hào)引腳電線連接， 型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的引腳PA5與型號(hào)為HD74LS08與門的4號(hào)引腳電線 連接，型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的引腳PA7與型號(hào)為HD74LS08與門的12號(hào) 引腳電線連接，型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的引腳PWM1與型號(hào)為HD74LS08與 門的2號(hào)、5號(hào)、13號(hào)引腳電線連接。型號(hào)為HD74LS08與門的14號(hào)引腳接5V電源，型號(hào)為HD74LS08與門的7號(hào)引腳接地。型號(hào)為HD74LS08與門的3號(hào)引 腳、型號(hào)為HD74LS08與門的6號(hào)引腳、型號(hào)為HD74LS08與門的11號(hào)引腳通過(guò) 型號(hào)同為6N135光電耦合器與型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的LIN1、 LIN2、 LIN3引 腳電線連接。
參閱
圖10，圖中所示的是型號(hào)為IR2130的驅(qū)動(dòng)芯片、采用型號(hào)為IR2130 驅(qū)動(dòng)芯片的功率驅(qū)動(dòng)電路及逆變器的電路原理圖。逆變器是由6個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管 (V,-Ve)所組成。電機(jī)的換向通過(guò)控制型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電 機(jī)通過(guò)三路霍爾位置傳感器把信號(hào)輸入到型號(hào)為MC9SUDP512單片機(jī)的PE引 腳，型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)根據(jù)霍爾位置傳感器的信號(hào)來(lái)判斷應(yīng)該讓電機(jī) 的哪一相導(dǎo)通。通過(guò)型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的引腳H01、 H02、 H03、 LOl、 L02、 L03輸出六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，H01通過(guò)電阻RIO和1號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET) V,的G極 電線連接，H02通過(guò)電阻Rll和3號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管Vg的G極電線連接，H03通過(guò)電 阻R12和5號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管V;的G極電線連接，L01通過(guò)電阻R13和4號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管 V,的G極電線連接，L02通過(guò)電阻R14和6號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管VJ々G極電線連接，L03 通過(guò)電阻R15和2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管VJ々G極電線連接。型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的 引腳VS1、 VS2、 VS3分別和電機(jī)的A相、B相、C相電線連接，同時(shí)引腳VS1和 1號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管V，的D極與4號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管V,的S極電線連接，VS2和3號(hào)場(chǎng)效應(yīng) 管Vg的D極與6號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管VJ々S極電線連接，VS3和5號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管￥5的D極 與2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管V,的S極電線連接。同時(shí)根據(jù)三環(huán)控制算法，得到電壓的PWM 信號(hào)，PWM信號(hào)與下三路的信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算，最終作為型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片 的輸入，型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的輸出控制逆變器中的六個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管(l號(hào)場(chǎng) 效應(yīng)管V,-6號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管V6 )導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的換向。
型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的輸入為2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)引腳， 分別與圖7中的HIl、 HI2、 HI3、 LIl、 LI2、 LI3接線端電線連接。型號(hào)為IR2130 驅(qū)動(dòng)芯片的輸出為HOl、 H02、 H03、 LOl、 L02、 L03號(hào)引腳，它們通過(guò)電阻RIO、 電阻Rll、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15,分別驅(qū)動(dòng)六個(gè)MOSFET。 型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的8號(hào)引腳(FAULT)為故障信號(hào)引腳，與指示燈電線 連接，電阻R9為采樣電阻，用來(lái)實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)。其中，電阻RIO、電阻Rll、 電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15的阻^i為47Q,電阻R9的阻值為0. 電阻R8的阻值為2KQ的可變電阻器，電容C9、電容CIO、電容C11的電容值 為2. 2|iF,電容C18、電容C8的電容值為33|iF。型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的上 三臂分別通過(guò)型號(hào)為IB1515LS-1W的隔離電源才莫塊供電，電源的連接如
圖11所 示。電流傳感器串接在逆變器的母線上，電路如
圖12所示。VCC為15V。圖中 A、 B、 C分別代表電機(jī)的三相繞組。
參閱
圖11,圖中所示的是隔離電源電路的電路原理圖，型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電源模塊的V^引腳為輸入電源正極，為15V,型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電 源模塊的GND引腳為輸入電源地線，型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電源模塊的V。引 腳為輸出電壓的高壓端，型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電源模塊的0引腳為輸出電 壓的低壓端。電容C12的電容值為lOpF,電容C13的電容值為0. lpF，電容C14 的電容值為0. lpF,電容C15的電容值為2. 2pF。
圖10中型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯 片的VB1、 VB2、 VB3引腳分別與三個(gè)型號(hào)同為IB1515LS-1W隔離電源模塊的V。 引腳電線連接，型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的VS1、 VS2、 VS3引腳分別與三個(gè)型號(hào) 同為IB1515LS-1W隔離電源模塊的O引腳電線連接。
參閱
圖12,圖中所示的是型號(hào)為ACS712的電流傳感器及其電流檢測(cè)電路 的電路原理圖。電流檢測(cè)電路的l號(hào)、2號(hào)引腳為電流輸入，3號(hào)、4號(hào)引腳為 電流輸出，l號(hào)與2號(hào)引腳共同與逆變器的輸出端電線連接，3號(hào)與4號(hào)引腳共 同和電阻R8、電阻R9的一端電線連接。7號(hào)引腳為電流傳感器的輸出端V。ut, 輸出信號(hào)為0—5V, 7號(hào)引腳V。ut與型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的PAD02引腳電 線連接。電容C16的電容值為0. 1 uF，電容C17的電容值為lnF。
參閱
圖13,圖中所示的是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的三環(huán)控制框圖。對(duì) 于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的要求是對(duì)制動(dòng)力調(diào)節(jié)要精確迅速，所以采用了具有 壓力控制、轉(zhuǎn)速控制、電流控制的三環(huán)控制。其中力控制環(huán)為外環(huán)，其次是 轉(zhuǎn)速控制環(huán)，再次是電流控制環(huán)。三個(gè)控制環(huán)均為PI控制，
u,Kpe(k) + K丄e(j) + u。
式中u。一控制量的基值，即k^時(shí)的控制；u(k)—第k個(gè)采樣時(shí)刻的控制； Kp—比例系數(shù)；Id—積分系數(shù)；KP=53, K， = l;轉(zhuǎn)速環(huán)Kp:2,乙=0. 5;電流環(huán) Kp = 7， K, 6500。
1權(quán)利要求1. 一種汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于，該控制器主要由單片機(jī)系統(tǒng)、功率驅(qū)動(dòng)電路所組成，并借助光電隔離電路和與門將兩者電線連接；所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括有單片機(jī)、外部振蕩電路、復(fù)位電路和電源電路，單片機(jī)和外部振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路之間為電線連接；所述的功率驅(qū)動(dòng)電路包括有驅(qū)動(dòng)芯片、驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路、逆變器和電流傳感器，驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路之間為電線連接，驅(qū)動(dòng)芯片和逆變器之間為電線連接，逆變器和電流傳感器之間為電線連接；單片機(jī)的PT0、PT1引腳和EMB執(zhí)行器中的光電編碼器(15)的輸出端A、B分別為電線連接，單片機(jī)的PAD02引腳和電流傳感器的7號(hào)引腳電線連接，單片機(jī)的PAD00引腳和EMB執(zhí)行器中的壓力傳感器(4)輸出端電線連接，單片機(jī)的PE引腳通過(guò)光電隔離電路和EMB執(zhí)行器中的霍爾位置傳感器電線連接，逆變器和EMB執(zhí)行器中的電機(jī)為電線連接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的單片機(jī)采用的是裝有計(jì)算機(jī)程序的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)，驅(qū)動(dòng) 芯片采用的是型號(hào)為IR2130的驅(qū)動(dòng)芯片，光電隔離電路采用的是包括型號(hào)為 6N135光電耦合器的光電隔離電路，與門采用的是型號(hào)為HD74LS08的與門，電 流傳感器采用的是型號(hào)為ACS712的電流傳感器。
3. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的單片機(jī)系統(tǒng)和功率驅(qū)動(dòng)電路借助光電隔離電路和與門將兩者電線連接是指型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的輸出引腳為PAO、 PA1、 PA3、 PA4、 PA5、 PA7、 P麗l,輸出引腳PAO、 PA1、 PA3分別通過(guò)三個(gè)包括型號(hào)同為6N135光電耦 合器的光電隔離電路的接線端HIl、 HI2、 HI3與型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的上三 ^各驅(qū)動(dòng)引腳HIN1、 HIN2、 HIN3電線連4妄；輸出引腳PA4、 PA5、 PA7分別與引腳P麗l輸出的P麗信號(hào)經(jīng)過(guò)型號(hào)為 HD74LS08的與門相與后，分別通過(guò)三個(gè)包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電 隔離電路的接線端LIl、 LI2、 LI3與型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的下三路驅(qū)動(dòng)引腳 LIN1、 LIN2、 LIN3電線連才妻；輸出引腳PA4、 PA5、 PA7分別和型號(hào)為HD74LS08與門的1號(hào)、4號(hào)、12號(hào) 引腳電線連接，P麗l引腳分別和型號(hào)為HD74LS08與門的2號(hào)、5號(hào)、13號(hào)引 腳電線連接，型號(hào)為HD74LS08與門的3號(hào)、6號(hào)、11號(hào)引腳分別通過(guò)三個(gè)包括 型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路的接線端LIl、 LI2、 LI3與型號(hào)為 IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的下三路驅(qū)動(dòng)引腳LIN1、 LIN2、 LIN3電線連接。
4. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的單片機(jī)的PE引腳通過(guò)光電隔離電路和EMB執(zhí)行器中的霍爾位置傳感器電線連接是指霍爾位置傳感器A、霍爾位置傳感器B、霍爾位置傳感器C的輸出 端分別與相應(yīng)的包括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路的2號(hào)輸入端 電線連接，型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的引腳PE1、 PE2、 PE3分別與相應(yīng)的包 括型號(hào)同為6N135光電耦合器的光電隔離電路的6號(hào)輸出端電線連接。
5. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的驅(qū)動(dòng)芯片和逆變器之間為電線連接，逆變器和EMB執(zhí)行器中的電機(jī)為電 線連接是指型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的引腳HOl通過(guò)電阻R10和1號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V,)的G極、引腳H02通過(guò)電阻Rll和3號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V3 )的G極、引腳H03 通過(guò)電阻R12和5號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V5)的G4及、引腳L01通過(guò)電阻R13和4號(hào)場(chǎng) 效應(yīng)管(V4 )的G極、引腳L(^通過(guò)電阻R14和6號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V6)的G極、 引腳L03通過(guò)電阻R15和2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V2)的G極電線連接；電;^幾的A相和1號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V,)的D才及與4號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V4 )的S ;f及、B 相和3號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V3 )的D極與6號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V6 )的S極、C相和5號(hào)場(chǎng) 效應(yīng)管(V5 )的D極與2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管(V2 )的S極電線連接，同時(shí)依次分別和 型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的引腳VS1、 VS2、 VS3電線連接。
6. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的單片機(jī)和外部振蕩電路為電線連接是指16MHz的外部無(wú)源晶體振蕩器 的一端同時(shí)電線連接型號(hào)為MC9S12DP512單片才幾的4妄口 EXTAL與電容Cl的一 端，16MHz的外部無(wú)源晶體振蕩器的另一端同時(shí)和地線與電容C2的一端電線連 接，電容C2的另一端同時(shí)和型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)的接口 XTAL與電容C1 的另一端電線連接。
7. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的單片機(jī)和復(fù)位電路為電線連接是指復(fù)位電路中使用了型號(hào)為MC34064 的低電壓復(fù)位芯片，復(fù)位電路中的RESET引腳與型號(hào)為MC9S12DP512單片機(jī)上 的RESET引腳電線連沖妄，復(fù)位電^^的兩端電線連4妄VCC。
8. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的單片機(jī)和電源電路為電線連接是指電源電路的1號(hào)接線端接外部電源 的地線，2號(hào)接線端接外部電源的正^L
9. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器，其特征在于， 所述的驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路之間為電線連接是指型號(hào)為 IB1515LS-1W隔離電源模塊的V^引腳為輸入電源正極，為15V，型號(hào)為 IB1515LS-1W隔離電源才莫塊的GND引腳為輸入電源地線，型號(hào)為IB1515LS-1W 隔離電源模塊的V。引腳為輸出電壓的高壓端，型號(hào)為IB1515LS-1W隔離電源模 塊的0引腳為輸出電壓的低壓端；型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的VB1、 VB2、 VB3引腳分別與三個(gè)型號(hào)同為IB1515LS-1W隔離電源模塊的V。引腳電線連接，型號(hào)為IR2130驅(qū)動(dòng)芯片的VS1、 VS2、 VS3引腳分別與三個(gè)型號(hào)同為IB1515LS-1W隔離電源模塊的0引腳電線連接；電流檢測(cè)電路的l號(hào)、2號(hào)引腳為電流輸入，3號(hào)、4號(hào)引腳為電流輸出， 1號(hào)與2號(hào)引腳共同與逆變器的輸出端電線連接，3號(hào)與4號(hào)引腳共同和電阻 R8 、電阻R9的一端電線連"t妄；電流檢測(cè)電路的7號(hào)引腳為電流傳感器的輸出端(V。ut )， 7號(hào)引腳與型號(hào)為 MC9S12DP512單片機(jī)的PAD02引腳電線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制器。旨在提供一種保證EMB執(zhí)行器對(duì)制動(dòng)壓力的控制精度、制動(dòng)壓力的增長(zhǎng)速度，并能夠保護(hù)電機(jī)的控制器。該控制器主要由單片機(jī)系統(tǒng)、功率驅(qū)動(dòng)電路所組成，兩者之間通過(guò)光電隔離電路和與門電線連接。單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)、外部振蕩電路、復(fù)位電路和電源電路，單片機(jī)和外部振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路之間為電線連接。功率驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片、驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路、逆變器和電流傳感器。驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的外圍電路、驅(qū)動(dòng)芯片和逆變器、逆變器和電流傳感器之間皆為電線連接。單片機(jī)和光電編碼器、電流傳感器、壓力傳感器、通過(guò)光電隔離電路和霍爾位置傳感器，逆變器和電機(jī)之間皆為電線連接。
文檔編號(hào)B60T8/17GK201254176SQ20082007232
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者建 張, 靜 李, 坤 楊, 坤 王, 睿 榮, 譚樹梁, 饒志明 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)